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1、淺談海上鋼管樁平臺施工方法李國東 李洪凡（遼寧省路橋建設集團有限公司）摘 要：大連振連路開發區段橋梁全部位于海上，經現場實際施工發現采用鋼管樁簡易平臺具有施工周期短、施工成本低的優點，值得大家借鑒，本文論述了鋼管樁簡易平臺的施工方案。關鍵詞：海上橋梁 鋼管樁簡易平臺 施工方案大連振連路開發區段起點為大連灣和尚島(k7+080)，終點接赤峰街(k10+428.718)。總長3348.718m。工程場區地處黃海近岸海域，屬海濱地帶，水下海底面較平坦，水深36米之間，橋梁全部位于海上。地質變化由淺至深順序如下：第一層為淤泥質土；第二層為粉質粘土；第三層粉質粘土混碎石；第四層為中砂；第五層為卵石；第六2、層為基巖。 為順利完成振連路的施工任務，我標段在海上先后采用了鋼板樁圍堰和鋼管樁簡易平臺兩種施工方法進行對比施工，經現場實際施工發現鋼管樁簡易平臺具有施工周期短、施工成本低的優點。1、鋼板樁圍堰施工方案1.1、地質條件與相應止水方案分析從地質資料上看，橋梁基礎所在區域自上而下土質分為淤泥質土層、粉質粘土層和粉質粘土混碎石層、間斷不連續的中砂層、卵石層，再下面為紅粘土層、基巖。橋基礎區域淤泥層連續分布為5.0m8.6m，粉質粘土層分布較廣，但局部層間夾中砂層。粉質粘土層滲透系數為K=10-8cm/s，可視為不透水層，粉質粘土層頂面標高在-3.5-12.0m之間，其中大部分為在-8.0-12.0m3、之間，若采用鋼板樁止水圍堰，鋼板樁需打入粉質粘土層1.0m以下。其中52#61#橋墩位置淤泥層下面為卵石層，層頂標高在-7.1-9.34m之間，層上挖泥后淤泥厚度為1.1m3.34m，層下大部分為強風化和弱風化巖層。1.2、鋼板樁圍堰設計平面設計：鋼板樁平面設計尺寸與鋼套箱相同，頂標高定為+3.0m，底標高根據每個施工單元地質情況，打入不透水層，且打入深度滿足鋼板樁整體穩定性要求。鋼板樁圍堰及樁基施工作業平臺的結構穩定設計及驗算要經過上報審批后方可采用，我部擬定鋼板樁布置平面圖如下：鋼板樁圍堰布置平面圖支撐設計：支撐系統材料采用槽鋼，共設置兩層，第一層標高為+2.5m，采用20槽鋼；第二層標高4、為系梁以上0.5m，槽鋼型號由計算確定。本工程從15號61號橋墩系梁頂面標高在-1.94-4.47m之間變化，系梁截面尺寸為1.6m1.6m,施工前擬將原泥面挖至系梁底面以下0.5m，故挖后原泥面標高為-4.04-6.57m之間。為保證鋼板樁的結構穩定，在鋼板樁圍堰內部加入支撐系統，根據挖泥后泥面標高的不同，設計了三套不同的支撐系統，詳見設計驗算。支撐布置平面示意圖支撐布置立面示意圖13、鋼板樁圍堰施工施工方法施工準備鋼板樁調直、鎖口清理：在鋼板樁儲存場用10mm厚鋼板和型鋼加工鋼板樁調直平臺，所用鋼板樁在平臺上逐個檢查、調直，并清理干凈鎖口內的殘留物。調直檢查用23m的短鋼板樁與需調直的鋼板5、樁鎖口對鎖口穿一遍，如果比較順利穿過，則該鋼板樁可視為合格。止水材料：鋼板樁圍堰施工前，在鋼板樁兩側鎖口處填充止水材料。止水材料由瀝青、黃甘油、滑石粉和細鋸末組成，每千克止水材料中瀝青含量為19%、黃甘油含量為29%、滑石粉含量為47%、細鋸末含量為5%。四種材料混合一起后加熱，加熱融化后利用湯勺將止水材料灌注在鋼板樁兩側鎖口處。每米鋼板樁灌注止水材料0.7kg左右。鋼板樁導向架施工：鋼板樁導向架采用20的槽鋼加工。需用20的槽鋼8根，其中15m長4根，6m長4根，直徑203mm的鋼管樁4根作支撐，根據地質資料情況，每根鋼管樁長度不小于14m。鋼板樁導向架間距為2倍的鋼板樁高度。導向架兼作圍囹6、。導向架平面示意圖導向架立面圖鋼板樁運輸及施打鋼板樁在后方堆場處理好后，在工程上料碼頭裝駁，方駁運輸至施工現場，在導向架內逐根施打。鋼板樁施打采用方駁吊機吊振動錘施打鋼板樁。鋼板樁支撐施工首先進行第一層支撐系統施工，然后施打基樁鋼護筒，搭建臨時施工平臺，鉆孔設備就位，進行基樁鉆孔、安放鋼筋籠和砼灌注作業。基樁形成后，拆除臨時施工平臺，開始抽水施工，圍堰內水位降至第二層支撐系統位置時，進行鋼板樁第二層支撐系統施工，第二層支撐系統所用材料在第一層支撐系統施工時放下去，用吊索具懸掛在鋼板樁上。 鋼板樁圍堰內抽水鋼板樁抽水采用2臺6寸泵進行作業，鋼板樁圍堰內水量約為630m3，6寸泵作業效率按260m7、3/h計，抽水時間約為1.5小時。鋼板樁圍堰內抽水結束后，清理鋼板樁圍堰內殘留淤泥，準備系梁施工。同時在圍堰內4角設置集水坑，用2寸泵間斷性進行集水坑內的滲透水抽除。鋼板樁拔除待系梁、墩柱施工完成后，采用方駁吊機拆除鋼板樁支撐，方駁吊機加振動錘拔除鋼板樁。2、鋼管樁施工平臺搭設及鋼護筒沉放方案 2.1鋼管樁沉放平臺下部支柱采用直徑325mm，壁厚10mmd的鋼管樁，沉放采用65t方駁吊機配合DZ160型振動錘振動下沉。在岸上用2cm厚的鋼板焊接到鋼管樁頂面，如圖所示。將振動垂液壓鉗對位后，夾住鋼管樁頂面焊接好的鋼板，65t方駁吊機吊起鋼管樁至設計樁位，測量定位后緩慢下放管樁，并在自重情況下入土8、穩定，觀測垂直度，滿足要求后低檔振動下沉，待鋼管樁入土一定深度后高檔振動下沉，至持力層標高，計劃鋼管樁頂面控制標高+3.0m。鋼管樁施工采用GPS定位及控制鋼管樁頂高程。2.2、鋼管樁固定及縱橫梁安裝在海水低潮水位時，用直徑219mm，壁厚10mmd的鋼管樁通過卡環豎向直徑325mm連接鋼管樁，十字交錯。縱采用I45、橫梁采用I14工字鋼連接，具體連接如布置圖，并且在樁位四周的工字鋼兼作下設導向架作用。對應工字鋼擺放1010木方滿鋪。 2.3、樁基鋼護筒下沉鋼護筒采用大小兩個護筒，小護筒直徑為2.5米，大護筒直徑為3.0米。小護筒用于鉆孔時，鉆托定位作用；大護筒用于接柱時，破除樁頭，止水作用。9、長度可根據水位情況及地質情況而定。材質采用Q235C鋼，鋼板厚度為1.0cm。鋼護筒加工過程中加十字支撐，以防止鋼護筒變形。對接燒焊要飽滿，采用單面焊雙面成形，焊縫達到二級焊縫要求。（1） 鋼護筒施工起吊鋼護筒在工廠加工好后，運至現場，用65t方駁吊機起吊，導向振動下沉。（2）導向架就位 護筒下放時，采用事先搭設施工平臺作為護筒導向架，導向架的內徑尺寸比護筒外徑大610cm。測量放出導向架平面位置，導向架與平臺焊接固定。（3）鋼護筒起吊、就位、臨時固定為防止護筒在起吊過程中變形，在外面焊4個吊耳作為起吊護筒用。用65t方駁吊機起吊吊起鋼護筒，使鋼護筒垂直，把鋼護筒送入導向架，在測量的觀測下，用10、千斤頂調整護筒的平面位置和垂直度，在上、中、下三層分別各用四個限位擋板把固定在導向架內，選擇在平潮或流速較小時將鋼護筒緩慢下放，直至入泥穩定，待鋼護筒穩定后才能脫鉤。通過導向架內空下放著床，并懸掛垂球測量其傾斜度，以保證不大于0.5%。（4）振動錘安裝及振動下沉安放振動錘時，將液壓鉗對位后，夾住護筒，緩慢松鉤，測量垂直度，進行點振。在入土前，吊機帶力下沉，測量觀察護筒垂直度和平面位置，滿足要求后，施振至設計標高。在施振的過程中隨時觀測護筒的垂直度和護筒的限位擋板，如發現垂直度有偏差或限位擋板脫落，要及時糾偏和補焊。（5）鋼護筒標高控制 小鋼護筒標高控制在施工平臺一平（+3.0m），大護筒標高控11、制高于平臺標高2030cm。（6）小鋼護筒拔除及破除樁頭當基樁灌注完混凝土后，立即用船吊撥除小鋼護筒。用泥漿泵對大鋼護筒進行抽水，完成后進行基樁樁頭清除作業，清除至樁頭設計頂標高（系梁底標高）后檢查樁頭砼質量，如發現不合格，繼續下鑿直至合格為止。2、鉆進成孔2、1施工前準備：（1）粘土儲備：泥漿制備應選用高塑性粘土，由船機將粘土運送至各作業平臺，保證各機臺粘土的存儲量。（2）鉆機就位：由船只運送沖擊鉆機至各作業平臺，并有船吊配合鉆機吊放。首先用吊車將鉆機吊放在平臺樁位點已施打好的鋼護筒附近，粗略對中后穩固機器，再改用30T千斤頂調整鉆機前軸下左右枕木的高度，或調整前后軸高度，采用十字對中法對位12、，保證天車、錘頭中心與鋼護筒中心在同一條垂直線上，以保證樁孔位的準確度。鉆機擺放要平穩、周正、牢固，防止鉆進過程中機架偏斜、晃動，機臺自檢合格后，必須經施工員復檢合格后方可開鉆施工。在施工中經常檢查鉆機的垂直度，發現傾斜及時用千斤頂調整。2、2鉆進成孔：本工程灌注樁采用鋼護筒跟進、泥漿護壁的施工方法。我部采用一次成孔的施工工藝。即采用2200mm鉆頭鉆進，直至終孔的施工方法。在鉆機鉆進過程中，根據地層情況，向孔內投入相應量的粘土，粘土經鉆頭沖擊后與孔內水混合，制造泥漿。當鉆孔內沉渣太厚，鉆進困難時，要及時用掏渣筒清除孔底沉渣。清孔后，再向孔內加入粘性土，制備泥漿。通過控制粘土的投入量來控制泥漿13、性能指標。如此循環進行泥漿護壁，直至終孔。（2）鋼護筒運輸 鋼護筒在上料碼頭裝上方駁，方駁運至施工平臺。（3）鋼護筒的施打1）灌注樁定位：陸域灌注樁及距離岸線較近的灌注樁采用全站儀施放各樁位點。遠離岸線的灌注樁，常規的測量儀器已不適用，采用GPS定位系統施放各樁位點。根據建設方提供的測量控制點，按施工圖紙準確施放各個樁位點。灌注樁成孔施工的允許偏差詳見下表：單樁、邊樁（mm）群樁的中間樁（mm）陸 上50100內河和有掩護海域100150無掩護河口和海域2003002）鋼護筒垂直導向架安裝：當灌注樁樁位確定后，采用拉十字線法，將樁位點用施工平臺縱橫梁上的4個點固定住。將鋼護筒垂直導正器安放在樁14、位點附近，利用縱橫梁上的4個點拉十字線，將鋼護筒垂直導正器精確定位。將鋼護筒垂直導正中部的支架和縱橫梁焊接在一起，保證鋼護筒垂直導正器的穩定。3）鋼護筒埋設深度確定：海上平臺鋼護筒施打前，根據樁位地層情況，確定需跟進鋼護筒的埋設深度。護筒的埋設深度要求穿透淤泥層，當樁位下地層中有中砂層或卵石層時，護筒應跟進至中砂層或卵石層層底，其高度尚應滿足孔內泥漿面高度的要求。鋼護筒分段打入，首節鋼護筒的加工長度應按施工平臺頂插入淤泥層2m計算，由各節護筒焊接而成。4）鋼護筒的施打：由船吊起吊首節鋼護筒，利用錨纜，在測量人員的指揮下，使首節鋼護筒平穩放置在垂直導正器中。當鋼護筒底部坐落在海底淤泥層上時，利用15、沖擊鉆機將70mm厚的直徑為2500mm的圓鋼板吊至鋼護筒頂部，用鉆機的5噸重的鉆頭砸擊70mm厚的鋼板，打入鋼護筒。當鋼護筒距平臺板300mm500mm時，焊接第二節護筒，護筒焊接采用滿焊，防止鉆進過程中護筒焊縫連接處跑漿。再用鉆頭砸擊70mm厚鋼板的方法，打入第二節護筒，如此循環，直至將鋼護筒打到指定的埋設深度為止。部分陸域灌注樁鋼護筒的打入依靠沖擊鉆機本身完成。首先在已確定的樁位點附近，利用十字線法開挖護筒坑，并埋設第一節護筒。待鉆機就位開鉆至一定深度后，在護筒頂放置70mm厚的直徑為2500mm的圓鐵板，利用鉆頭的沖擊力將護筒打入地下，同時焊接第二節護筒。待鉆進至一定深度后，再利用鉆頭16、沖擊鐵板打入第二節鋼護筒，如此循環，直至將鋼護筒送至指定深度。2.鉆進成孔1、施工前準備：（1）粘土儲備：泥漿制備應選用高塑性粘土，由船機將粘土運送至各作業平臺，保證各機臺粘土的存儲量。由于施工平臺作業面有限，黃土統一裝入編制袋內堆放，以節省施工空間。（2）鉆機就位：由船只運送沖擊鉆機至各作業平臺，并有船吊配合鉆機吊放。首先用吊車將鉆機吊放在平臺樁位點已施打好的鋼護筒附近，粗略對中后穩固機器，再改用30T千斤頂調整鉆機前軸下左右枕木的高度，或調整前后軸高度，采用十字對中法對位，保證天車、錘頭中心與鋼護筒中心在同一條垂直線上，以保證樁孔位的準確度。由于施工平臺的尺寸有限，鉆機的擺放位置如下圖所示：鉆機擺放要平穩、周正、牢固，防止鉆進過程中機架偏斜、晃動，機臺自檢合格后，必須經施工員復檢合格后方可開鉆施工。在施工中經常檢查鉆機的垂直度，發現傾斜及時用千斤頂調整。3、結論：通過兩種方法進行對比，采用鋼管樁簡易平臺即節省時間又節省成本，是一種在淺海樁基施工較好的方法。